机器人抓手的制作方法

与相关申请的交叉引用

本申请要求2018年7月10日提交的韩国专利申请第10-2018-0079843号的优先权及权益，该申请的全部内容通过引用并入本文。

本发明涉及一种机器人抓手。

背景技术：

本部分中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息并且不构成现有技术。

通常，包括螺栓和螺母的螺纹部件是用于联接两个或更多个部件的典型的机械元件。螺纹部件用于包括汽车制造领域在内的各种机械工业领域。

特别地，在汽车制造领域中整车生产过程的组装过程中完成的大部分工作是使用例如螺栓和螺母的螺纹部件将各种部件接合到车身。

此外，在整车生产过程的车辆检查线中，检查和调节车辆的车轮定位。在这种车轮定位过程中，操作者通过使用扳手和扭矩扳手调节前束(toe)、外倾角、以及后倾角来适当地定位轮胎。

例如，在车轮定位过程中，松开拉杆组件(tierodassembly)的止动螺母，旋转调节螺栓以调节车轮的前束，随后再次拧紧止动螺母以保持前束的调节状态。

近年来，在如上所述的车轮定位过程中，使用机器人来执行拧紧或松开例如螺栓和螺母的螺纹部件的操作。为了使用机器人来执行螺纹部件的松紧操作，在相关技术中，在机器人的臂部的前端处使用配备有例如电动螺栓/螺母松紧器的抓手工具的机器人抓手。

然而，在相关技术中，由于适用于各种标准(例如，尺寸)的螺纹部件的抓手工具被更换使用，因此螺纹部件的松紧操作时间由于工具更换时间而增加。

另外，在相关技术中，我们已经发现了以下情况：当在通过具有平面组表面(planargroupsurface)的抓手工具夹持螺纹部件的两侧的状态下通过机器人的行为来执行螺纹部件的松紧操作时，随着螺纹部件的紧固扭矩增加，抓手工具需要具有更高的保持力和扭矩，这不利地增加了抓手工具的尺寸和重量。

公开于背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对本公开背景技术的理解，因此其可以包含的信息并不构成在该国已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明提供了一种机器人抓手，其具有使用单个工具执行具有各种螺纹标准(例如，尺寸)的螺纹部件的松紧操作(拧紧或松开螺栓和螺母的操作)的优点。

本发明的示例性形式提供一种机器人抓手，包括：i)抓手主体，其安装在机器人的臂部的前端；ii)一对安装支架，其安装在所述抓手主体的相应侧上，并且被配置为在彼此相向的方向上或在彼此远离的方向上往复运动；以及iii)至少两个指部构件，其彼此面对并且固定地安装在所述一对安装支架上。特别地，所述至少两个指部构件均包括夹持凹部，所述夹持凹部被配置为容纳具有不同尺寸的螺纹部件。

在根据本发明的示例性形式的机器人抓手中，所述一对安装支架可以被安装成通过所述抓手主体中的操作缸进行往复运动。

在根据本发明的示例性形式的机器人抓手中，所述夹持凹部的尺寸从一侧朝向另一侧逐渐增大或减小，以对应于所述螺纹部件的不同尺寸。

在本发明的示例性形式中，安装在所述一对安装支架的第一安装支架上的所述至少两个指部构件的第一指部构件可以通过所述第一指部构件的夹持凹部夹持所述螺纹部件的中央的一个侧部。

在另一个形式中，安装在所述一对安装支架的第二安装支架上的所述至少两个指部构件的第二指部构件可以通过所述第二指部构件的夹持凹部夹持所述螺纹部件的中央的另一个侧部。

在本发明的示例性形式中，所述至少两个指部构件的夹持凹部可以包括多个支撑表面和多个支撑凹部，所述多个支撑表面支撑具有多边形形状的所述螺纹部件的边缘，所述多个支撑凹部支撑所述螺纹部件的角部。

在根据本发明的示例性形式的机器人抓手中，所述至少两个指部构件可以设置为在垂直于所述一对安装支架的每一个的移动方向的方向上布置的板型，并且可以通过固定螺栓与所述一对安装支架中的每一个接合。

本发明的另一示例性形式提供一种机器人抓手，包括：i)抓手主体，其安装在机器人的臂部的前端；ii)一对安装支架，其安装在所述抓手主体的相应侧上，并且被配置为在彼此相向的方向上或在彼此远离的方向上往复运动；以及iii)至少两个指部构件，其彼此面对并且固定地安装在所述一对安装支架上。特别地，所述至少两个指部构件均包括夹持凹部，所述夹持凹部被配置为容纳具有不同尺寸的螺纹部件，并且所述至少两个指部构件的夹持凹部可以形成为使得所述螺纹部件的中心从所述至少两个指部构件的端部偏移预定间隔。

在本发明的示例性形式中，当所述至少两个指部构件夹持所述螺纹部件时，在所述至少两个指部构件的面对端部与所述螺纹部件的中心之间可以形成偏移间隔。

在根据本发明的示例性形式的机器人抓手中，当所述至少两个指部构件夹持所述螺纹部件时，由于所述偏移间隔，在所述至少两个指部构件的面对端部之间可以形成预定间隙。

在另一个形式中，应用所述机器人抓手的所述螺纹部件可以包括紧固到螺纹组装部件的螺栓和紧固到所述螺栓的螺杆轴的螺母，所述螺栓和所述螺母设置成具有不同的尺寸。

在另一个形式中，所述至少两个指部构件可以通过所述夹持凹部夹持具有相对大尺寸的所述螺母，并且可以通过将所述螺栓的外接圆定位在所述夹持凹部的内部区域中来夹持具有相对小尺寸的所述螺栓。

在本发明的示例性形式中，当所述夹持凹部容纳具有相对小尺寸的所述螺纹部件时，所述偏移间隔被配置为将所述夹持凹部定位在具有相对小尺寸的所述螺纹部件的外接圆的外侧。

本发明的又一示例性形式提供一种机器人抓手，其用于拧紧或松开螺纹部件，所述螺纹部件包括：紧固到螺纹组装部件的螺栓和紧固到所述螺栓的螺杆轴的螺母。特别地，所述机器人抓手包括：抓手主体，其安装在机器人的臂部的前端；第一安装支架和第二安装支架，其安装在所述抓手主体的相应侧上，并且被配置为在彼此相向的方向上或在彼此远离的方向上往复运动；一对第一指部构件，其彼此面对并且分别固定地安装在所述第一安装支架和所述第二安装支架上，所述一对第一指部构件包括被配置为容纳所述螺母的第一夹持凹部；以及一对第二指部构件，其彼此面对并且分别固定地安装在所述第一安装支架和所述第二安装支架上，所述一对第二指部构件包括被配置为容纳尺寸小于所述螺母的所述螺栓的第二夹持凹部。

在本发明的一个示例性形式中，所述第一夹持凹部可以形成为使得所述螺母的中心从所述第一指部构件的端部以预定间隔偏移。

在根据本发明的示例性形式的机器人抓手中，当所述第一指部构件夹持所述螺母时，在所述一对第一指部构件的面对端部与所述螺母的中心之间可以形成偏移间隔，由于所述偏移间隔，在所述面对端部之间可以形成预定间隙。

在根据本发明的示例性形式的机器人抓手中，由于所述偏移间隔所述第二指部构件可以允许所述螺栓的外接圆定位在所述第二夹持凹部的内部区域。

在根据本发明的示例性形式的机器人抓手中，所述第一夹持凹部和所述第二夹持凹部可以具有多个支撑表面和多个支撑凹部，所述多个支撑表面分别支撑具有多边形形状的所述螺纹部件的边缘，所述多个支撑凹部支撑所述螺纹部件的角部。

根据本发明的示例性形式的所述机器人抓手可以通过拧紧或松开紧固在拉杆组件上的螺栓和尺寸大于所述螺栓的螺母来调节车轮的车轮定位，所述螺母通过所述第一指部构件和所述第二指部构件紧固在所述螺栓的螺杆轴上。

根据本发明的示例性形式，不需要像相关技术那样每次更换适合螺纹部件的尺寸的工具，从而缩短了螺纹部件的松紧操作的时间。

通过本公开的形式的详细描述，将明确地或隐含地公开可以从本公开的形式获得或预期的其他效果。也就是说，将在以下描述中公开从本公开的形式预期的各种效果。

通过本文提供的说明，其它应用领域将变得明显。应理解说明书和具体实施例仅旨在用于说明的目的而不旨在限制本公开的范围。

附图说明

为了可以更好地理解本公开，现在将以实施例的方式参考附图描述其各个形式，其中：

图1是示出根据本发明的示例性形式的机器人抓手的组装透视图；

图2是示出根据本发明的示例性形式的机器人抓手的分解透视图；

图3和图4是示出根据本发明的示例性形式的机器人抓手的联接配置的主视图；

图5是示出根据本发明的示例性形式的应用于机器人抓手的指部构件的夹持凹部的视图；

图6a和图6b是示出根据本发明的示例性形式的应用于机器人抓手的指部构件的变形例的视图；

图7是示出根据本发明的示例性形式的应用于机器人抓手的指部构件的变形例中设置偏移的结构的视图；

图8至图13是示出根据本发明的示例性形式的应用于机器人抓手的指部构件的变形例中计算偏移间隔的过程的曲线图；

图14是示出根据本发明的示例性形式的机器人抓手的应用示例的视图；以及

图15a至图17是用于说明根据本发明的示例性形式的机器人抓手的操作的视图。

本文描述的附图仅用于说明的目的并且不旨在以任何方式限制本公开的范围。

附图标记说明：

1：螺纹部件3：机器人

5：螺栓7：螺母

9：螺纹组装部件10：抓手主体

31、32：安装支架35：操作缸

37：向前/向后操作部50、150、250：指部构件

51：固定螺栓53、153、253：夹持凹部

55：支撑表面57：支撑凹部

c：中心g：间隙

l：偏移间隔。

具体实施方式

如下描述仅为示例性性质并且决不旨在限制本公开或其应用或用途。应理解在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。

本领域技术人员将意识到，可以对所描述的实施方案进行各种不同方式的修改，所有这些修改将不脱离本公开的精神或范围。

为了阐明本公开，将省略与描述无关的部分，并且在整个说明书中类似的部分使用类似的附图标记。

每个元件的尺寸和厚度在附图中任意示出，并且本公开不限于此。在附图中，层、膜、板、区域等的厚度被放大以便清楚。

在如下描述中，当相关元件名称相同时，例如“第一”和“第二”等术语可以仅用于区分一个组件和另一个组件，并且其顺序不受限制。

在整个说明书中，除非明确地相反描述，术语“包括”和变化形式例如“包含”或“含有”应被理解为暗示包含所述元件但是不排除任何其它元件。

在说明书中描述的术语“单元”，“装置”，“部件”，“构件”等是指执行至少一个功能或操作的综合配置的单元。

图1是示出根据本发明的示例性形式的机器人抓手的组装透视图，

图2是图1的机器人抓手的分解透视图，图3和图4是图1的机器人抓手的主视图。

参照图1至和图4，根据本发明的示例性形式的机器人抓手100可以应用于在车辆组装过程期间将各种部件组装到车身的车辆组装线，或者应用于整车生产过程的车辆检查线。

例如，机器人抓手100用于通过机器人3的行为来执行松紧操作，以拧紧或松开紧固到车身和各种车辆部件的螺纹部件1，例如具有多边形形状(四边形或六边形形状)的螺栓或螺母。

但是，应该理解的是，本发明的覆盖范围不限于执行紧固到车身和各种车辆部件的螺纹部件1的松紧操作，本发明的技术构思可以应用于紧固到各种结构的螺纹部件的任何松紧操作。

通常，在车辆组装过程中，车身的传送方向是t方向，车辆宽度方向是l方向，车身的高度方向是h方向。然而，在本发明的示例性形式中，基于机器人抓手100在竖直方向上竖立并且被观察的情况而不是基于上述lth方向来描述下面的部件。

在下文中，关于向前/向后和向左/向右方向，面向上的部分被称为上端部、上部、上端、以及上表面，面向下的部分被称为下端部、下部、下端、以及下表面。

但是，上述方向的定义具有相对含义，可以根据螺纹部件1的接合位置、机器人抓手100的基准位置等来改变方向，因此，前述基准方向不限于本示例性形式的基准方向。

另外，在下文中，“端(一端或另一端)”可以被定义为任何一端，或者可以被定义为包括端的预定部分(一端部分或另一端部分)。

根据本发明的示例性形式的机器人抓手100具有使用单个工具执行具有各种螺纹规格的螺纹部件1的松紧操作的结构。

为此，机器人抓手100基本上包括抓手主体10、一对安装支架31和32、以及指部构件50。

在本发明的示例性形式中，抓手主体10设置为安装在机器人3的臂部的前端处的框架。抓手主体10可以固定到机器人3的臂部的前端侧，或者通过设置在机器人3的臂部的前端侧的工具更换器(未示出)从机器人3的臂部的前端分离。

用于安装下文描述的各种部件的抓手主体10可以设置为单个框架或两个或者更多个分开且相互联接的框架。

抓手主体10可以具有辅助部件，例如各种支架、支撑块、板、壳体、盖子、轴环等。辅助部件用于在抓手主体10中安装下文描述的各种部件，并且除了特殊情况之外，辅助部件将被称为抓手主体10。

这里，上述机器人3被设置为本领域已知的操作机器人。机器人3可以被设置为根据由机器人控制器(未示出)设置的示教路径进行操作的多关节机器人。

在一种形式中，一对安装支架31和32在左右方向上设置在抓手主体10的上表面上。该对安装支架31和32安装成在抓手主体10的左侧和右侧沿着彼此相向的方向或彼此远离的方向往复运动。

在下文中，设置在抓手主体10的一侧上的安装支架被称为第一安装支架31，设置在抓手主体10的另一侧上的安装支架被称为第二安装支架32。

上述第一和第二安装支架31和32安装成通过抓手主体10的上表面上的已知操作缸35在水平方向上往复运动。产生由气压或油压操作的向前/向后运动的操作缸35包括向前/向后操作部37。

这里，向前/向后操作部37相对于抓手主体10的上表面的中央分别设置在左侧和右侧，并且通过例如螺栓的紧固单元联接到第一和第二安装支架31和32。

在本发明的示例性形式中，指部构件50分别夹持具有不同螺纹规格的螺纹部件1，并且固定并安装在第一和第二安装支架31和32中的每一个上。

指部构件50设置为在垂直于第一和第二安装支架31和32的移动方向的方向上即向前/向后方向上布置的板型。指部构件50通过固定螺栓51在向前/向后方向上紧固到第一和第二安装支架31和32。

当第一和第二安装支架31和32通过操作缸35在彼此相向的方向上移动时，作为一对在左/右方向上彼此面对的指部构件50可以夹持螺纹部件1。当第一和第二安装支架31和32通过操作缸35在彼此远离的方向上移动时，指部构件50可以释放螺纹部件1的夹持。

该对指部构件50包括形成在指部构件的面对端部中的夹持凹部53，并且夹持凹部形成为容纳可以包括具有不同尺寸的部分的螺纹部件1。

也就是说，安装在第一安装支架31上的指部构件50可以通过夹持凹部53夹持螺纹部件1的中央的一部分，并且安装在第二安装支架32上的指部构件50可以通过夹持凹部53夹持螺纹部件1的中央的另一部分。

这里，指部构件50形成有具有如下尺寸的夹持凹部53：该尺寸沿着向前/向后方向从一侧向另一侧逐渐增大或减小，以对应于螺纹部件1的不同尺寸。

而且，指部构件50的夹持凹部53包括：多个支撑表面55，其支撑具有多边形形状的螺纹部件1的边缘；以及多个支撑凹部57，其形成在支撑表面55上并支撑螺纹部件1的角部。

下面将参考附图对根据本发明的示例性形式的机器人抓手100的操作进行详细描述。

首先，机器人3的臂部的前端移动到螺纹部件1侧，这里，第一和第二安装支架31和32处于已经通过操作缸35与指部构件50一起在彼此远离的方向上移动的状态。

在这种状态下，螺纹部件1通过第一和第二安装支架31和32被定位在彼此面对的指部构件50之间。此后，第一和第二安装支架31和32与指部构件50一起通过驱动操作缸35在彼此相向的方向上移动。

然后，当第一和第二安装支架31和32的指部构件50根据第一和第二安装支架31和32的运动以面对的方式在朝向彼此的方向上移动时，螺纹部件1可以通过一对指部构件50夹持，该对指部构件50形成有与螺纹部件1的螺纹规格相配合的夹持凹部53。

也就是说，在左/右方向上彼此面对并且形成有与螺纹部件1的螺纹规格相配合的夹持凹部53的该对指部构件50，通过夹持凹部53夹持螺纹部件1的一个侧部和另一个侧部。

这里，指部构件50的夹持凹部53可以通过支撑表面55支撑螺纹部件的边缘，并且通过支撑凹部57支撑螺纹部件1的边缘，以夹持螺纹部件1的中央的一个侧部和另一个侧部。

接下来，在本发明的示例性形式中，在通过指部构件50夹持螺纹部件1的状态下，执行拧紧或松开螺纹部件1的松紧操作，同时通过机器人3的行为使抓手主体10沿一个方向或另一个方向旋转。

在本发明的示例性形式中，在完成了螺纹部件1的松紧操作的状态下，当第一和第二安装支架31和32与指部构件50一起通过驱动操作缸35在彼此远离的方向上移动时，可以释放指部构件50对螺纹部件1的夹持。

根据上述机器人抓手100，可以通过安装在机器人3的臂部上的单个工具来执行拧紧或松开具有不同螺纹规格的螺纹部件1的松紧操作。

因此，在本发明的示例性形式中，不需要像相关技术那样更换适合螺纹部件1的尺寸的工具，从而可以缩短执行螺纹部件1的松紧操作的时间。

而且，在本发明的示例性形式中，由于支撑表面55和支撑凹部57形成在夹持螺纹部件1的指部构件50的夹持凹部53上，因此，螺纹部件1的松紧操作可以以较小的保持力和低扭矩来执行，从而减小了抓手工具的整体尺寸和重量。

图6a和图6b是示出根据本发明的示例性形式的应用于机器人抓手的指部构件的变形例的视图。

参照图6a和图6b，根据本发明的示例性形式的指部构件50的变形例可以包括夹持凹部53，该夹持凹部53形成为使得螺纹部件1的中心相对于一对面对的指部构件50从指部构件50的端部以预定间隔偏移。在该变形例中，夹持凹部53的其他配置与上述说明相同，因此省略其详细说明。

在该变形例中，如图7所示，当指部构件50夹持螺纹部件1时，在指部构件50的面对端部和螺纹部件1的中心c之间形成偏移间隔l。因此，当指部构件50夹持螺纹部件1时，由于偏移间隔l，在指部构件50的面对端部之间形成预定间隙g。

例如，螺纹部件1可以包括紧固到螺纹组装部件(未示出)的多边形螺栓5(参见图6a和图6b)、以及紧固到螺栓5的螺杆轴的多边形螺母7(参见图6a和图6b)。此外，可以提供尺寸小于螺母7的螺栓5。

在这种情况下，指部构件50可以通过夹持凹部53来夹持具有相对大尺寸的螺母7，并且可以通过将螺栓5的外接圆定位在夹持凹部53的内部区域中来夹持具有相对小尺寸的螺栓5。也就是说，由于偏移间隔l，对应于具有相对小尺寸的螺栓5的夹持凹部53可以定位在螺栓5的外接圆的外侧。

如图8所示，偏移间隔l可以通过获得(x1，y1)和(x2，y2)的坐标并且计算x方向上的(x1，y1)和(x2，y2)之间的间隔来设定，其中，在(x1，y1)和(x2，y2)的坐标处，直线1和直线2相对于具有一定尺寸的螺纹部件相交。

具体来说，如图9所示，直线1的线性方程如下。

y＝tan30°·(x+a)

a＝r/tan30°

∴y＝0.577·x+r

另外，如图10所示，直线2的线性方程如下。

y＝y`＝r·cos(-30°)＝0.866·r

如图11所示，关于直线1和直线2的线性方程，直线1和直线2相交的(x1，y1)的坐标如下。

直线1)y＝0.577·x+r

直线2)y＝0.866·r

0.577·x+r＝0.866·r

x＝x1＝-0.232·r,y＝y1＝0.866·r

∴x1和y1→(-0.232·r,0.866·r)

另外，如图12所示，关于直线1和直线2的线性方程，直线1和直线2相交的(x2，y2)的坐标如下。

x2＝r·sin(-30°)＝-0.5·r

y2＝0.866·r

∴(x2,y2)→(-0.5·r,0.866·r)

因此，如图13所示，当获得直线1和直线2相交的(x1，y1)和(x2，y2)之间的距离时，可以如下设置偏移间隔l。

(x1,y1)→(-0.232·r,0.866·r)

(x2,y2)→(-0.5·r,0.866·r)

∴(x1，y1)和(x2，y2)之间的距离(偏移间隔l)＝0.268·r

图14是示出根据本发明的示例性形式的机器人抓手的应用示例的视图。

参照图14，例如，机器人抓手100可以调节车轮的车轮定位。

例如，上述具有较小尺寸的螺栓5可以紧固在作为拉杆组件的螺纹组装部件9上，并且尺寸大于螺栓5的螺母7紧固在螺栓5的螺杆轴上。通常，螺栓5被称为前束调节螺栓，螺母7被称为止动螺母。

以这种方式，用于调节车轮的车轮定位的机器人抓手100包括固定地安装在第一和第二安装支架31和32上的一对第一指部构件150和一对第二指部构件250。

第一指部构件150具有形成在其面对端部上的第一夹持凹部153，以对应于螺母7的螺纹规格。第二指部构件250具有形成在其面对端部上的第二夹持凹部253，以对应于螺栓5的螺纹规格。

这里，第一夹持凹部153形成为使得螺母7的中心从第一指部构件150的端部以预定间隔偏移。如图15a所示，当指部构件150夹持螺母7时，在指部构件150的面对端部和螺母7的中心c之间形成偏移间隔l，由于偏移间隔l，在面对端部之间形成预定间隙g。

另外，如图15b所示，由于偏移间隔l，第二指部构件250允许螺栓5的外接圆定位在第二夹持凹部253的内部区域。此外，如上所述，第一和第二夹持凹部153和253具有支撑表面和支撑凹部。

因此，在本发明的示例性形式中，如图15a、图15b和图16所示，当第一和第二安装支架31和32在朝向彼此的方向上移动时，具有相对大的螺纹规格的螺母7被第一指部构件150的第一夹持凹部153夹持。

在这种情况下，由于偏移间隔l形成在第一指部构件150的面对端部和螺母7的中心c之间，因此，尺寸小于螺母7的螺栓5的外接圆被定位在第二指部构件250的第二夹持凹部253的内部区域。

因此，当抓手主体10根据机器人的行为在一个方向或另一个方向上旋转时，只有螺母7可以被第一指部构件150拧紧或松开，而螺栓5保持原样。

此后，通过使第一和第二安装支架31和32在彼此远离的方向上移动，释放第一指部构件150对螺母7的夹持。在这种状态下，如图17所示，抓手主体10(参见图14)朝向螺栓5移动。

此后，当第一和第二安装支架31和32在朝向彼此的方向上移动时，具有相对小尺寸的螺栓5被第二指部构件250的第二夹持凹部253夹持。这里，具有相对大尺寸的螺母7处于远离第一指部构件150的状态。

在这种状态下，当抓手主体10根据机器人的行为在一个方向或另一个方向上旋转时，只有螺栓5可以被第二指部构件250拧紧或松开，而螺母7保持原样。

因此，机器人抓手100可以通过第一指部构件150松开螺母7，通过第二指部构件250旋转螺栓5以调节车轮的前束，并通过第一指部构件150再次拧紧螺母7以保持前束的调节状态，从而调节车轮的车轮定位。

因此，由于使用单个工具简单地执行松开或拧紧螺栓5和螺母7的松紧操作，从而可以缩短用于调节车轮的车轮定位的时间。

至此，已经参照附图详细描述了本发明的示例性形式。然而，本发明的理念不限于此，理解本发明的构思的本领域技术人员可以通过添加、改变、删除等容易地在本发明的范围内提出任何其他形式，并且这些形式也将在本发明的范围内。